JP3353042B2 - 超音速機用インテークの抽気装置 - Google Patents
超音速機用インテークの抽気装置Info
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- JP3353042B2 JP3353042B2 JP33380293A JP33380293A JP3353042B2 JP 3353042 B2 JP3353042 B2 JP 3353042B2 JP 33380293 A JP33380293 A JP 33380293A JP 33380293 A JP33380293 A JP 33380293A JP 3353042 B2 JP3353042 B2 JP 3353042B2
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- bleeding
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- Jet Pumps And Other Pumps (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音速機用インテーク
の抽気装置に係り、特に、スロート部後方の亜音速ディ
フューザの性能改善を図るものである。
の抽気装置に係り、特に、スロート部後方の亜音速ディ
フューザの性能改善を図るものである。
【０００２】
【従来の技術】マッハ数２．５〜５で飛行する機体に使
用するエンジンとして、コンバインドサイクルエンジン
が検討されている。
用するエンジンとして、コンバインドサイクルエンジン
が検討されている。
【０００３】このコンバインドサイクルエンジンに使用
する空気取入口（インテーク）にあっては、超音速飛行
時に発生する衝撃波を利用して、エンジンに取り入れる
空気を効率よく圧縮し、かつ、亜音速まで減速すること
が行なわれる。
する空気取入口（インテーク）にあっては、超音速飛行
時に発生する衝撃波を利用して、エンジンに取り入れる
空気を効率よく圧縮し、かつ、亜音速まで減速すること
が行なわれる。
【０００４】図３は、エンジンの上流に配されるインテ
ークのモデル例を示すものである。図３において、符号
１はインテーク（空気取入口）、２は超音速ディフュー
ザ、３は亜音速ディフューザ、４は空気取入通路、５は
ランプ、６はカウル、７は側壁（インテーク側壁）、８
はスロート抽気間隙、１０は可変通路機構、１１はラン
プ面用抽気孔、１２はカウル面用抽気孔、１３はスロー
ト部、１４はフロープラグである。
ークのモデル例を示すものである。図３において、符号
１はインテーク（空気取入口）、２は超音速ディフュー
ザ、３は亜音速ディフューザ、４は空気取入通路、５は
ランプ、６はカウル、７は側壁（インテーク側壁）、８
はスロート抽気間隙、１０は可変通路機構、１１はラン
プ面用抽気孔、１２はカウル面用抽気孔、１３はスロー
ト部、１４はフロープラグである。
【０００５】このようなインテーク１であると、超音速
飛行時には、図４に示すように、ランプ５とカウル６と
の間に形状変化に基づく衝撃波Ｓ1 〜Ｓ5 が発生する。
そして、図４例では、第１ランプ５ａ，第２ランプ５
ｂ，第３ランプ５ｃにおける縁部及び接合部とカウル６
の前縁部との間に、斜め衝撃波Ｓ1 〜Ｓ4 が発生するよ
うに設定され、かつ、空気取入通路４が狭められたスロ
ート部１３に垂直衝撃波Ｓ5 が発生する。そして、超音
速ディフューザ２及び亜音速ディフューザ３の内部に空
気が取り入れられる際の各衝撃波Ｓ1 〜Ｓ5 によって、
空気取入通路４の中の空気の圧縮が行なわれ、亜音速デ
ィフューザ３の出口からその下流のエンジンへと圧縮空
気が送り出される。
飛行時には、図４に示すように、ランプ５とカウル６と
の間に形状変化に基づく衝撃波Ｓ1 〜Ｓ5 が発生する。
そして、図４例では、第１ランプ５ａ，第２ランプ５
ｂ，第３ランプ５ｃにおける縁部及び接合部とカウル６
の前縁部との間に、斜め衝撃波Ｓ1 〜Ｓ4 が発生するよ
うに設定され、かつ、空気取入通路４が狭められたスロ
ート部１３に垂直衝撃波Ｓ5 が発生する。そして、超音
速ディフューザ２及び亜音速ディフューザ３の内部に空
気が取り入れられる際の各衝撃波Ｓ1 〜Ｓ5 によって、
空気取入通路４の中の空気の圧縮が行なわれ、亜音速デ
ィフューザ３の出口からその下流のエンジンへと圧縮空
気が送り出される。
【０００６】一方、空気取入通路４の内壁面の近傍に
は、境界層が形成されて、カウル６の前縁よりも後方の
内部圧縮を阻害するため、図３に示すように、ランプ面
用抽気孔１１やカウル面用抽気孔１２を配して、適量の
抽気を行なうことにより、境界層の形成を抑制すること
が有効である。
は、境界層が形成されて、カウル６の前縁よりも後方の
内部圧縮を阻害するため、図３に示すように、ランプ面
用抽気孔１１やカウル面用抽気孔１２を配して、適量の
抽気を行なうことにより、境界層の形成を抑制すること
が有効である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図４に示すよ
うに、例えば垂直衝撃波Ｓ5 は、ランプ５とカウル６と
の間を接続するように発生するため、側壁７の内面近傍
に境界層が形成されていると、垂直衝撃波Ｓ5 と境界層
との干渉によってこの付近の空気の圧縮作用に大きな損
失を及ぼし、空気取入通路４の中心部分と両側部分との
総圧差を大きくする。そして、ランプ５及びカウル６と
側壁７との接合部（コーナ部）近傍では、境界層が形成
され易くなるため、前述の傾向が強くなり、総圧回復率
を低下させてしまう。
うに、例えば垂直衝撃波Ｓ5 は、ランプ５とカウル６と
の間を接続するように発生するため、側壁７の内面近傍
に境界層が形成されていると、垂直衝撃波Ｓ5 と境界層
との干渉によってこの付近の空気の圧縮作用に大きな損
失を及ぼし、空気取入通路４の中心部分と両側部分との
総圧差を大きくする。そして、ランプ５及びカウル６と
側壁７との接合部（コーナ部）近傍では、境界層が形成
され易くなるため、前述の傾向が強くなり、総圧回復率
を低下させてしまう。
【０００８】本発明は、これらの課題に鑑みてなされた
もので、スロート部の垂直衝撃波発生位置近傍における
総圧分布の非一様性を低減して、ディフューザの総圧回
復率を向上させることを目的としている。
もので、スロート部の垂直衝撃波発生位置近傍における
総圧分布の非一様性を低減して、ディフューザの総圧回
復率を向上させることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係る超音速機用
インテークの抽気装置にあっては、インテークにおける
ランプとカウル面との間に形成されるスロート部の両側
壁に、その内面から抽気を行なう側壁面用抽気孔を配設
するとともに、該側壁面用抽気孔の形成範囲がスロート
部の垂直衝撃波発生位置よりも後方に設定される構成を
採用している。
インテークの抽気装置にあっては、インテークにおける
ランプとカウル面との間に形成されるスロート部の両側
壁に、その内面から抽気を行なう側壁面用抽気孔を配設
するとともに、該側壁面用抽気孔の形成範囲がスロート
部の垂直衝撃波発生位置よりも後方に設定される構成を
採用している。
【００１０】
【作用】空気取入通路に取り入れられた空気は、衝撃波
の利用によって圧縮され、次第に減速させられるが、ラ
ンプ面及びカウル面と側壁とのコーナ部には、境界層が
成長する。スロート部の側壁内面の抽気を行なうと、そ
の近傍の境界層の形成が妨げられ、垂直衝撃波と境界層
との干渉が低減し、インテーク出口における総圧分布の
非一様性が改善される。
の利用によって圧縮され、次第に減速させられるが、ラ
ンプ面及びカウル面と側壁とのコーナ部には、境界層が
成長する。スロート部の側壁内面の抽気を行なうと、そ
の近傍の境界層の形成が妨げられ、垂直衝撃波と境界層
との干渉が低減し、インテーク出口における総圧分布の
非一様性が改善される。
【００１１】
【実施例】以下、本発明に係る超音速機用インテークの
抽気装置の一実施例について、図１に基づき説明する。
図１において、符号２１は側壁、２２は接合部、２３は
カットバック、２４は側壁面用抽気孔である。
抽気装置の一実施例について、図１に基づき説明する。
図１において、符号２１は側壁、２２は接合部、２３は
カットバック、２４は側壁面用抽気孔である。
【００１２】図１に示すインテーク１にあっては、側壁
２１における前縁の前方への突出量及び高さが、図３例
と比較して著しく小さくなるように設定されており、ラ
ンプ５と側壁２１の前縁との接合部２２は、第２ランプ
５ｂと第３ランプ５ｃとの接合点に合わせられている。
そして、側壁２１の前縁には、接合部２２とカウル６の
カウルリップ（カウル前縁）６ａとを結ぶ直線よりも後
方に喰い込んだ状態のカットバック２３が形成される。
２１における前縁の前方への突出量及び高さが、図３例
と比較して著しく小さくなるように設定されており、ラ
ンプ５と側壁２１の前縁との接合部２２は、第２ランプ
５ｂと第３ランプ５ｃとの接合点に合わせられている。
そして、側壁２１の前縁には、接合部２２とカウル６の
カウルリップ（カウル前縁）６ａとを結ぶ直線よりも後
方に喰い込んだ状態のカットバック２３が形成される。
【００１３】前記側壁面用抽気孔２４は、図１に示すよ
うに、スロート抽気間隙８の形成位置の前後に、複数の
抽気孔ＳＢ１，ＳＢ２，ＳＢ３から構成され、側壁２１
の内壁面に形成される。それぞれの抽気孔ＳＢ１，ＳＢ
２，ＳＢ３は、側壁２１の内壁面に、その高さ全域にわ
たって多数明けられた小孔群によって構成され、ランプ
面用抽気孔１１やカウル面用抽気孔１２に準じて、空気
取入通路４の外方の抽気系に接続される。
うに、スロート抽気間隙８の形成位置の前後に、複数の
抽気孔ＳＢ１，ＳＢ２，ＳＢ３から構成され、側壁２１
の内壁面に形成される。それぞれの抽気孔ＳＢ１，ＳＢ
２，ＳＢ３は、側壁２１の内壁面に、その高さ全域にわ
たって多数明けられた小孔群によって構成され、ランプ
面用抽気孔１１やカウル面用抽気孔１２に準じて、空気
取入通路４の外方の抽気系に接続される。
【００１４】また、各抽気孔１１，１２，２４は、図１
に示している区画範囲で、抽気の有無の切り替え、抽気
量の設定が個々になし得るように設定される。
に示している区画範囲で、抽気の有無の切り替え、抽気
量の設定が個々になし得るように設定される。
【００１５】図１に示す側壁面用抽気孔２４の効果を検
証するため、インテーク１を超音速風洞にて試験を実施
し、総圧回復率、質量流量比、壁面静圧の計測を行なっ
た。
証するため、インテーク１を超音速風洞にて試験を実施
し、総圧回復率、質量流量比、壁面静圧の計測を行なっ
た。
【００１６】試験体：図１に示すインテーク１ 共通条件：抽気孔ＲＢ１，ＲＢ２は抽気なし、抽気孔Ｒ
Ｂ３，ＲＢ４は抽気量１、抽気孔ＣＢ１，ＣＢ２，ＣＢ
３は抽気量１、スロート抽気間隙８による抽気なし。 種類：ケース３（ベース），ケース８，ケース９ ただし、ケース３（ベース）：抽気孔ＳＢ１の抽気な
し，抽気孔ＳＢ２の抽気量１，抽気孔ＳＢ３の抽気なし ケース８：抽気孔ＳＢ１の抽気なし，抽気孔ＳＢ２の抽
気量１．５９，抽気孔ＳＢ３の抽気なし ケース９：抽気孔ＳＢ１，ＳＢ２，抽気孔ＳＢ３とも抽
気なし とした。
Ｂ３，ＲＢ４は抽気量１、抽気孔ＣＢ１，ＣＢ２，ＣＢ
３は抽気量１、スロート抽気間隙８による抽気なし。 種類：ケース３（ベース），ケース８，ケース９ ただし、ケース３（ベース）：抽気孔ＳＢ１の抽気な
し，抽気孔ＳＢ２の抽気量１，抽気孔ＳＢ３の抽気なし ケース８：抽気孔ＳＢ１の抽気なし，抽気孔ＳＢ２の抽
気量１．５９，抽気孔ＳＢ３の抽気なし ケース９：抽気孔ＳＢ１，ＳＢ２，抽気孔ＳＢ３とも抽
気なし とした。
【００１７】〔スロート側壁抽気の効果〕総圧回復率と
質量流量比（インテーク出口流量Ｇｅ／インテーク捕獲
流量Ｇｃ）に与えるスロート側壁抽気の効果を図２に示
す。抽気量を減らしていくにつれて最高総圧回復率は低
下していく。スロート付近では、側壁とカウル面とのコ
ーナ部に成長する境界層と垂直衝撃波との干渉が発生す
るが、スロート側壁抽気によりこのような３次元的な干
渉を抑制することができる。よって、スロート以降の亜
音速ディフューザの性能改善がなされ総圧回復率が向上
したものと考えられる。
質量流量比（インテーク出口流量Ｇｅ／インテーク捕獲
流量Ｇｃ）に与えるスロート側壁抽気の効果を図２に示
す。抽気量を減らしていくにつれて最高総圧回復率は低
下していく。スロート付近では、側壁とカウル面とのコ
ーナ部に成長する境界層と垂直衝撃波との干渉が発生す
るが、スロート側壁抽気によりこのような３次元的な干
渉を抑制することができる。よって、スロート以降の亜
音速ディフューザの性能改善がなされ総圧回復率が向上
したものと考えられる。
【００１８】比較結果をまとめると、総圧回復率特性
は、図２に示すように、ベース（ケース３）が最も優れ
ており、特に、質量流量比０．６５近傍は、０．８以上
が確保されている。これに対して、ケース８は少し低く
なり、ケース９は顕著に低くなっている。したがって、
図１に破線で示すように、スロート抽気間隙８の近傍で
垂直衝撃波Ｓ5 が発生する場合、その後方の亜音速ディ
フューザ３で、側壁２１の内壁面の抽気を行なうことが
有効であることが明確になった。
は、図２に示すように、ベース（ケース３）が最も優れ
ており、特に、質量流量比０．６５近傍は、０．８以上
が確保されている。これに対して、ケース８は少し低く
なり、ケース９は顕著に低くなっている。したがって、
図１に破線で示すように、スロート抽気間隙８の近傍で
垂直衝撃波Ｓ5 が発生する場合、その後方の亜音速ディ
フューザ３で、側壁２１の内壁面の抽気を行なうことが
有効であることが明確になった。
【００１９】
【発明の効果】本発明に係る超音速機用インテークの抽
気装置によれば、以下のような効果を奏する。スロート
部の両側壁に側壁面用抽気孔を配設して、スロート部の
垂直衝撃波発生位置よりも後方内面の抽気を行なうとと
もに、抽気の範囲を設定することにより、スロート部に
おける側壁とカウル面とのコーナ部に成長する境界層
と、垂直衝撃波との干渉が発生した場合にあっても、ス
ロート部より後方の亜音速ディフューザにおける総圧回
復率を上昇させる等の性能向上を図ることができる。
気装置によれば、以下のような効果を奏する。スロート
部の両側壁に側壁面用抽気孔を配設して、スロート部の
垂直衝撃波発生位置よりも後方内面の抽気を行なうとと
もに、抽気の範囲を設定することにより、スロート部に
おける側壁とカウル面とのコーナ部に成長する境界層
と、垂直衝撃波との干渉が発生した場合にあっても、ス
ロート部より後方の亜音速ディフューザにおける総圧回
復率を上昇させる等の性能向上を図ることができる。
【図１】本発明に係る超音速機用インテークの抽気装置
の一実施例を示す一部の記載を省略した斜視図である。
の一実施例を示す一部の記載を省略した斜視図である。
【図２】図１例のスロート部による質量流量比−総圧回
復率関係図である。
復率関係図である。
【図３】超音速機のインテークのモデル例を示す正断面
図である。
図である。
【図４】図３例のインテークにおける衝撃波発生状況の
モデル図である。
モデル図である。
１ インテーク（空気取入口） ２ 超音速ディフューザ ３ 亜音速ディフューザ ４ 空気取入通路 ５ ランプ ５ａ 第１ランプ ５ｂ 第２ランプ ５ｃ 第３ランプ ６ カウル ６ａ カウルリップ（カウル前縁） ８ スロート抽気間隙 １１ ランプ面用抽気孔 １２ カウル面用抽気孔 １３ スロート部 １４ フロープラグ ２１ 側壁 ２２ 接合部 ２３ カットバック ２４ 側壁面用抽気孔 Ｓ5 垂直衝撃波（衝撃波） ＳＢ１，ＳＢ２，ＳＢ３ 抽気孔
フロントページの続き (72)発明者 柳 良二 東京都調布市深大寺東町７−44−１ 科 学技術庁航空宇宙技術研究所内 (72)発明者 村上 哲 東京都調布市深大寺東町７−44−１ 科 学技術庁航空宇宙技術研究所内 (72)発明者 進藤 重美 東京都調布市深大寺東町７−44−１ 科 学技術庁航空宇宙技術研究所内 (72)発明者 本阿彌 眞治 東京都新宿区神楽坂１丁目３番地 学校 法人東京理科大学内 (72)発明者 志澤 高朗 東京都新宿区神楽坂１丁目３番地 学校 法人東京理科大学内 (72)発明者 坂本 和之 東京都新宿区神楽坂１丁目３番地 学校 法人東京理科大学内 (72)発明者 白石 和雄 東京都西多摩郡瑞穂町殿ケ谷229番地 石川島播磨重工業株式会社 瑞穂工場内 (72)発明者 小見 淳介 東京都西多摩郡瑞穂町殿ケ谷229番地 石川島播磨重工業株式会社 瑞穂工場内 (56)参考文献 特開 平５−213281（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02K 7/10 F02C 7/04
Claims (1)
- 【請求項１】 インテークにおけるランプとカウル面と
の間に形成されるスロート部の両側壁に、その内面から
抽気を行なう側壁面用抽気孔を配設するとともに、該側
壁面用抽気孔の形成範囲がスロート部の垂直衝撃波発生
位置よりも後方に設定されることを特徴とする超音速機
用インテークの抽気装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33380293A JP3353042B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 超音速機用インテークの抽気装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33380293A JP3353042B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 超音速機用インテークの抽気装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07189737A JPH07189737A (ja) | 1995-07-28 |
| JP3353042B2 true JP3353042B2 (ja) | 2002-12-03 |
Family
ID=18270122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33380293A Expired - Lifetime JP3353042B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 超音速機用インテークの抽気装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3353042B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5749542A (en) * | 1996-05-28 | 1998-05-12 | Lockheed Martin Corporation | Transition shoulder system and method for diverting boundary layer air |
| CN108533405B (zh) * | 2018-03-19 | 2019-06-14 | 南京航空航天大学 | 具有泄流气缝的二元超声速进气道 |
| CN117589419B (zh) * | 2024-01-18 | 2024-09-20 | 哈尔滨工业大学 | 一种用于低速风洞开口试验段移动路面模拟的整流装置 |
-
1993
- 1993-12-27 JP JP33380293A patent/JP3353042B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07189737A (ja) | 1995-07-28 |
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